CN105830423B - Ip qos机制自动选择方法、相应设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

高带宽接入线路上的上游业务的服务质量排队机制的自动选择的方法，包括以下步骤：测量接入线路上的上游速率(1)(10)；以及取决于该速率(20)，如果上游速率在所定义的阈值(S)以下，则保持启用软件排队机制(30)，而如果上游速率高于所定义的阈值，则禁用软件排队机制(40)。

Description

IP QOS机制自动选择方法、相应设备和计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及例如经由到网络服务提供商的数字订户线路耦合到IP(因特网协议)网络的客户预置装置(customer-premises equipment)设备的领域。
背景技术
常驻网关广泛地被用于将家中的设备连接到因特网或者任何其他广域网(WAN)。常驻网关具体地使用允许在铜线或光学线路上进行高数据速率传送的数字订户线路(DSL)技术。几年来，已经建立了若干DSL标准，它们在数据速率和范围上有所不同，例如ADSL和VDSL，在本上下文中被称作xDSL。用于因特网服务的光学传送也是被熟知的，例如光纤到家(FTTH)和光纤到户(FTTP)。常驻网关以及诸如路由器、WLAN(无线局域网)转发器、交换机、电话和机顶盒这样的其他设备在本上下文中被理解为客户预置装置(CPE)设备。
IP QoS(因特网协议服务质量)机制在集成电路中作为硬件机制实现，但是一些更灵活的机制以软件实现。IPQoS例如定义在IEEE P802.1p中，其描述八个不同的服务分类。RFC 3260描述区分服务(Differentiated Services，DiffServ)，其为一种对网络业务(traffic)进行分类和管理并且提供IP网络上的服务质量的机制。
主题是通过排队机制实现的VDSL上的上游QoS管理。在Broadcom 6368平台(这是常驻网关的低功率VDSL和ADSL2+IC解决方案)上，以硬件实现有限的排队机制。排队能够被配置为以严格(strict)模式或者以WRR(weighted round robin，加权轮询)模式工作。两种排队机制的组合是不可能的。
实现软件(IPQoS、AQM(主动队列管理))排队以允许更先进的排队机制。队列能够被配置为具有严格的模式和WRR模式(例如，2个严格的队列+2个WRR的队列)。而且，在该软件模块中实现更先进的特征(tcp ack过滤、成形(shaping)等)。
为了服务于VDSL上游QoS特征，IPQoS软件模块配置有队列设置的一些组合。映射被配置在硬件队列中，以确保软件队列在硬件(具有有限的特征集合)中扩展。
该软件模块的缺点在于，它消耗大量的CPU资源(CPU负载+内存使用)。具体地，当VDSL线路上的上游同步速率高(高于～10Mbps)时，这变成问题。随着上游速率更高，排队机制被允许每秒钟传递更多的包，导致处理器的更多工作以及更多的CPU负载。
能够通过配置接口禁用或启用该特征，但是那将需要手动监控最终客户上游速率并且决定启用或禁用软件排队。这难以管理。
另一种解决方案可以是对最终客户部署两种软件：一种启用软件排队，另一种禁用软件排队。这甚至更加难以管理。
发明内容
针对高带宽接入线路上的上游业务的服务质量(QoS)排队机制的自动选择的方法，包括：
测量接入线路上的上游速率，并且取决于该速率，决定在上游速率在所定义的阈值以下的情况下保持启用软件排队机制，而在上游速率高于所定义的阈值的情况下禁用软件排队机制。
具体地，启用硬件排队达到最大同步速率，并且仅启用软件排队达到阈值。如果未启用软件排队，则硬件排队因此用作退却解决方案(fallback solution)。
在优选的实施例中，如果上游速率在阈值以下，则该方法使用加权轮询优先级排队作为软件排队，并且将严格优先级排队用于硬件排队，而当上游速率高于阈值时，禁用加权轮询优先级排队。当软件排队被禁用时，被用于加权轮询优先级排队的队列有利地被组合成一个队列。
在另一个实施例中，高带宽接入线路是xDSL线路，例如VDSL线路。
客户预置装置设备包括用于执行该方法的微处理器。具体地，客户预置装置(CPE)设备是常驻网关、企业网关、路由器、交换机或机顶盒。
计算机可读存储介质包括使CPE设备的微处理器能够执行该方法的所存储的指令。
因此，该方法测量接入线路上的上游速率，具体地，上游同步速率，或者以Mbit/s为单位的上游数据速率。并且取决于该速率，决定例如对于低同步速率保持启用软件排队，或者例如对于高同步速率禁用软件排队。当该方法决定禁用软件排队时，仍然存在具有有限QoS特征集合的硬件排队，作为退却解决方案。因为QoS在更高的速率时不太重要，所以退却到有限特征集合不是大问题。该方法例如实现在自动配置脚本中或者CPE设备的通用CPE软件中。
附图说明
下面参照示意性附图通过示例更详细地说明本发明的优选实施例，附图中：
图1示出IP QoS机制的自动选择的方法；
图2示出例示图1的方法的切换机制的流程图；以及
图3示出IP QoS机制的自动选择的优选实施例。
具体实施方式
在下面的描述中，描述高带宽接入线路上的上游业务的IP QoS(IP网络中的服务质量)机制的自动选择的示例方法。为了解释的目的，阐述各种具体的细节，以便提供对优选实施例的彻底理解。然而，对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本解决方案可以不使用这些具体细节来实现。
在优选的实施例中，客户预置装置(CPE)设备包括控制器(例如微处理器)、非易失性存储器(在其中存储有操作系统)、用于CPE设备的操作的易失性存储器、用于无线操作和宽带连接(例如xDSL连接)的Wi-Fi节点。这种类型的CPE设备例如是常驻网关，其在无线局域网(WLAN)内具有中心位置。
在图1中示出高带宽接入线路上的上游业务的IP QoS机制的自动选择的原理方法：根据接入线路的实际使用的上游带宽1的速率，仅使用QoS硬件机制(HW Mech)，或者使用QoS软件机制(SW Mech)和硬件机制。
当接入线路(例如xDSL连接)的实际使用的带宽超过S Mbits/s的阈值时，停止IPQoS SW机制，并且保持IPQoS HW机制。当实际使用的带宽到S Mbits/s以下时，除了IPQoSHW机制之外，还启动IPQoS SW机制，以允许更多的优先级队列，支持QoS类别的精细化。SMbits/s的阈值在接入线路的最大同步速率Max以下。
阈值S例如为10Mbit/s。高于10Mbit/s，则禁用软件机制，而在10Mbit/s以下，则启用允许软件排队的软件机制。
示出切换机制的概念的流程图在图2中示出。在CPE设备的操作期间，测量实际使用的上游带宽(步骤10)。然后，将所测量的带宽与阈值S进行比较(步骤20)：如果所测量的带宽高于S Mbit/s，则禁用软件排队(步骤40)；如果所测量的带宽在10Mbit/s以下，则启用软件排队(步骤30)。过程在步骤30和40之后以步骤10继续，再次测量实际使用的带宽，以此类推，因此提供该方法的闭合环路。
对于具体实施例，如图3中所示，设计纯硬件排队与硬件和软件排队之间的映射。根据本发明还预想到任何其他的映射。在该实施例中，在CPE设备中规定服务质量分类0-15。不使用最低的优先级(分类0)。最高的优先级(分类15)用于应答(ACK)过滤。如图3中所示，服务质量分类0-9被组合成基于软件的QoS队列0-2，并且服务质量分类10-15被组合成基于软件的QoS队列3-5。
当启用基于软件的QoS机制时，对于队列0-2，提供加权轮询(WRR)优先级排队，并且对于队列3-5，提供严格优先级排队。当禁用基于软件的QoS机制时，被用于加权轮询(WRR)优先级排队的队列0-2被组合并分配给单个队列，即队列0。与基于软件的QoS机制一起使用的队列3-5保持并且被重新编号成1-3。现在，当仅启用基于硬件的QoS机制时，对于剩余的队列0-3，仅提供严格优先级排队。
该解决方案具有下面的优点：能够对需要定制化地建立该软件排队机制的客户部署软件。该解决方案将感测例如VDSL线路的上游速率，并且在需要时决定禁用IPQoS软件模块。客户不需要管理不同的发布用于匹配不同VDSL概况描述(profile)。
本发明的其他实施例也可以由本领域技术人员利用，而不脱离本发明的范围。本发明具体地不局限于VDSL宽带连接。因此，本发明存在于在这里随后附加的权利要求书中。

Claims (15)

1.一种上游业务的服务质量排队(IP QoS)机制的自动选择的方法，包括：
测量上游速率(1)，并且取决于上游速率，如果上游速率在阈值(S)以下，则保持启用软件排队机制，如果上游速率高于阈值，则使用硬件排队机制并且禁用软件排队机制。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：当上游速率在最大同步速率(Max)以下时启用硬件排队机制，并且仅当上游速率在阈值(S)以下时启用软件排队机制。
3.根据权利要求1所述的方法，其中该方法在自动配置脚本中实现。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该方法在通用CPE软件中实现。
5.根据权利要求1所述的方法，应用于xDSL线路。
6.根据权利要求5所述的方法，其中xDSL线路是VDSL线路。
7.根据权利要求1所述的方法，包括：当启用软件排队机制时，使用加权轮询(WRR)优先级排队和严格优先级排队，当禁用软件排队机制时，禁用加权轮询(WRR)优先级排队。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：当禁用软件排队机制时，将被用于加权轮询优先级排队的队列组合成一个队列。
9.一种计算机可读存储介质，在其中存储有使微处理器能够执行根据前述权利要求中的一项所述的方法的指令。
10.一种用于上游业务的服务质量排队机制的自动选择的设备，包括微处理器，所述微处理器被配置为：
-测量上游速率，
-如果上游速率在阈值(S)以下，则保持启用软件排队机制，以及
-如果上游速率高于阈值，则使用硬件排队机制并且禁用软件排队机制。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述设备属于包含常驻网关、企业网关、路由器、交换机和机顶盒的集合。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述微处理器还被配置为：当上游速率在最大同步速率(Max)以下时启用硬件排队机制，并且仅当上游速率在阈值(S)以下时启用软件排队机制。
13.根据权利要求10所述的设备，应用于xDSL线路。
14.根据权利要求10所述的设备，其中所述微处理器还被配置为：当启用软件排队机制时，使用加权轮询(WRR)优先级排队和严格优先级排队，当禁用软件排队机制时，禁用加权轮询(WRR)优先级排队。
15.根据权利要求10所述的设备，其中所述微处理器还被配置为：当禁用软件排队机制时，将被用于加权轮询优先级排队的队列组合成一个队列。
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